JP2009116782A

JP2009116782A - 機械加工検証支援方法および装置、機械加工検証支援用プログラムおよび記憶媒体

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Publication number: JP2009116782A
Application number: JP2007291807A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Inui; 正知乾; Kazuhiro Maida; 和博毎田; Makoto Ishimaru; 真石丸; Mikio Nakahiro; 幹夫中廣
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: JP5071059B2

Abstract

【課題】鋳物製品の機械加工時に生じ得る削り残し領域を適正に算出することにより、機械加工を考慮した鋳物製品の設計をより効果的に支援する。
【解決手段】鋳物製品（２０）の多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差（ε）を付加して誤差含有モデル情報Ｐを生成し（Ｓ７）、この誤差含有モデル情報Ｐの座面加工部２２を含むモデル表面に沿ってエンドミル１０の逆形状を移動させたときの掃引形状Ｓを求め（Ｓ４１）、この掃引形状Ｓの表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面Ｒを生成する（Ｓ４３）。そして、この工具移動経路面Ｒに沿って上記エンドミル１０を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに（Ｓ４５）、そのエンドミル１０のＺ値と、上記誤差含有モデル情報Ｐにおける座面加工部２２のＺ値との差に基づいて、削り残し領域Ｗを算出する（Ｓ４７）。
【選択図】図６

Description

本発明は、あらかじめ生成された鋳物製品の３次元の設計データと、この鋳物製品を加工する工具の形状データとに基づいて、上記鋳物製品の機械加工に関する検証を支援する方法および装置、その他プログラム等に関する。

従来、下記特許文献１に示されるように、鋳造製品からなる被加工物の設計データおよびこれを加工する工具の緒元データに基づいて、上記被加工物と工具との干渉を設計段階でチェックすることにより、実際の機械加工の検証を支援する方法において、鋳造時の形状誤差（鋳造誤差領域）を含んだ被加工物の形状データの外輪郭に沿って工具を移動させ、このときに工具の中心が辿るチェックパスを、工具のオーバーハング量、工具の半径、および被加工物の外形線のデータ等に基づいて算出するとともに、この算出されたチェックパスに沿って工具を移動させることにより、工具の干渉をチェックすることが行われている。
特開平１０−２６８９１８号公報

しかしながら、上記特許文献１には、工具の干渉をどのような手法に基づきチェックするかについて、具体的な内容の開示がなされているわけではない。また、上記特許文献１の技術では、工具の干渉が原因でどの程度の領域が切削できない部分（削り残し領域）として残るのかをチェックできないため、上記のような工具の干渉を回避するために鋳物製品の形状を具体的にどのように設計変更すればよいのかが把握し難いという問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋳物製品の機械加工時に生じ得る削り残し領域を適正に算出することにより、機械加工を考慮した鋳物製品の設計をより効果的に支援することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本願の請求項１にかかる発明は、あらかじめ生成された鋳物製品の３次元の設計データと、Ｚ軸を中心に回転駆動されて上記鋳物製品を加工する工具の形状データとに基づいて、上記鋳物製品の機械加工に関する検証を支援する方法であって、上記鋳物製品の形状を多面体化した多面体モデル情報を、上記鋳物製品の３次元の設計データに基づき生成するステップと、この多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差を付加して誤差含有モデル情報を生成するステップと、この誤差含有モデル情報および上記工具の形状データに基づいて、上記誤差含有モデル情報の機械加工部を含むモデル表面に沿って上記工具の逆形状を移動させたときの掃引形状を求めるステップと、この掃引形状の表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面を生成するステップと、この工具移動経路面に沿って上記工具を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに、その工具のＺ値と、上記誤差含有モデル情報における機械加工部のＺ値との差に基づいて、上記工具による加工時に切削できない領域として残存する削り残し領域を算出するステップとを含むことを特徴とするものである。

この請求項１の発明によれば、鋳物製品を多面体化した多面体モデル情報に対し鋳造時の形状誤差を付加して誤差含有モデル情報を生成し、この誤差含有モデル情報と工具の形状データとを利用した所定の処理により得られる工具移動経路面に沿って工具を移動させ、この工具のＺ値と、上記誤差含有モデル情報における座面加工部のＺ値との差に基づいて削り残し領域を算出するようにしたため、削り残し領域の位置や大きさ等を適正に算出することができるとともに、その算出結果に基づいて、鋳物製品の形状をどのように設計変更すれば上記削り残し領域の発生を回避できるかといった検討を容易に行える等の利点がある。

上記鋳物製品やその機械加工部の種類は特に問わないが、本発明は、例えば、上記鋳物製品が、プレス成形用金型を保持するための金型ホルダであり、上記機械加工部が、上記プレス成形用金型の取付座となる座面加工部である場合に、好適に適用することができる（請求項２）。

この構成によれば、プレス成形用金型を強固に保持するために特に平面度が要求される金型ホルダの座面加工部に対して上記削り残し領域の有無を検討することにより、上記金型の取付座となる部分に削り残しによる段差等が生じるのを確実に回避して金型ホルダの機能を適正に維持できるという利点がある。

また、請求項３にかかる発明は、鋳物製品の機械加工に関する検証を行うための演算を、あらかじめ生成された上記鋳物製品の３次元の設計データと、Ｚ軸を中心に回転駆動されて上記鋳物製品を加工する工具の形状データとに基づいてコンピュータに実行させる機械加工検証支援用プログラムであって、上記鋳物製品の形状を多面体化した多面体モデル情報を、上記鋳物製品の３次元の設計データに基づき生成するステップと、この多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差を付加して誤差含有モデル情報を生成するステップと、この誤差含有モデル情報および上記工具の形状データに基づいて、上記誤差含有モデル情報の機械加工部を含むモデル表面に沿って上記工具の逆形状を移動させたときの掃引形状を求めるステップと、この掃引形状の表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面を生成するステップと、この工具移動経路面に沿って上記工具を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに、その工具のＺ値と、上記誤差含有モデル情報における機械加工部のＺ値との差に基づいて、上記工具による加工時に切削できない領域として残存する削り残し領域を算出するステップとを含むことを特徴とするものである。

請求項４にかかる発明は、上記請求項３記載の機械加工検証支援用プログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体である。

請求項５にかかる発明は、上記請求項４記載の記憶媒体と、この記憶媒体に記憶された機械加工検証支援用プログラムに従って演算を行う演算手段と、この演算手段により算出された上記削り残し領域を画面表示する表示手段とを備えることを特徴とするものである。

これら請求項３〜５にかかる発明によれば、上記請求項１記載の発明と同様に、鋳物製品の機械加工時に生じ得る削り残し領域を適正に算出することにより、機械加工を考慮した鋳物製品の設計をより効果的に支援することができるという利点がある。

上記表示手段は、上記削り残し領域を、上記鋳物製品と異なる色に着色して表示することが好ましい（請求項６）。

この構成によれば、削り残し領域の存在を容易に鋳物製品の設計データと区別して認識することができ、上記削り残し領域に基づく鋳物製品の設計検証をより効率よく行えるという利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、鋳物製品の機械加工時に生じ得る削り残し領域を適正に算出することができ、機械加工を考慮した鋳物製品の設計をより効果的に支援することができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる機械加工検証支援装置１の概略構成を示すブロック図である。本図に示される機械加工検証支援装置１は、操作者の入力操作を受け付けるキーボードやマウス等からなる入力手段２と、３次元ＣＡＤ等によりあらかじめ作成された鋳物製品の３次元の設計データや、この鋳物製品の加工に用いられる工具の形状データ等を記憶するＨＤＤ（ハードディスク）等からなる記憶手段３（本発明にかかる記憶媒体に相当）と、上記鋳物製品の設計データおよび工具の形状データ等に基づいて、上記鋳物製品の機械加工時における削り残し領域（詳細は後述する）を算出するＣＰＵ等からなる演算手段４と、この演算手段４により算出された削り残し領域を、上記記憶手段３から読み出された鋳物製品の設計データと合わせて画像表示する液晶ディスプレイまたはＣＲＴ等からなる表示手段５とを備えている。上記記憶手段３には、上記演算手段４において実行される演算の内容を規定する演算プログラムが記憶されており、上記演算手段４は、この記憶手段３に記憶された演算プログラムに従って演算を実行することにより、上記削り残し領域を算出する。

すなわち、上記構成において、入力手段２に対し操作者が所定の入力操作を行うと、当該入力操作により指定された鋳物製品の設計データ、およびその鋳物製品の加工に用いられる工具の形状データが、上記記憶手段３から読み出されて上記演算手段４に入力され、この演算手段４において、上記鋳物製品の設計データおよび工具の形状データに基づいた所定の演算処理が実行されるとともに、その演算により算出された削り残し領域が、上記鋳物製品の設計データと合わせて表示手段５に表示されるようになっている。

図２は、上記工具の一例としてのエンドミル１０の形状を示す図である。本図に示すように、エンドミル１０は、先端部１２ａおよび外周部１２ｂに切刃を有した略円筒状の本体部１２と、この本体部１２を図外の工作機械にチャック（保持）するためのホルダ部１３とを有しており、上記工作機械に備わる所定の駆動機構によりＺ軸回りに回転駆動されながら上記鋳物製品等の被加工物を切削加工するように構成されている。なお、以下の説明では、エンドミル１０の回転軸となるＺ軸が上下軸（鉛直軸）であるものとし、エンドミル１０はその先端部１２ａを鉛直下向きにした姿勢で使用されるものとする。

上記機械加工検証支援装置１の検証対象となる鋳物製品の種類は特に問わないが、当実施形態では、上記鋳物製品が、プレス成形用金型を保持するための金型ホルダ２０であり、この金型ホルダ２０を上記エンドミル１０により加工するケースについて検証を行うものとする。図３は、この金型ホルダ２０の一部を上記表示手段５に３次元的に表示させた状態を示している。本図に示される金型ホルダ２０は、上記エンドミル１０により加工される機械加工部として、上記プレス成形用金型を保持する際に当該金型の取付座となる座面加工部２２や、上記金型の各部の側面に当接してその位置決め等を行うための側面加工部２４等を各所に有している。また、これら座面加工部２２や側面加工部２４等の各機械加工部以外の箇所には、上記エンドミル１０による加工が施されない（つまり鋳放しの）鋳物部２６が形成されている。なお、当実施形態において、上記機械加工部（座面加工部２２や側面加工部２４等）は、その識別を容易にするため、鋳物部２６とは異なる色に着色された状態で表示手段５に表示される。

上記金型ホルダ２０は、その座面加工部２２の面がエンドミル１０の回転軸（Ｚ軸）と直交する姿勢（つまり座面加工部２２が水平向きになる姿勢）に保持された状態でエンドミル１０により加工される。すなわち、金型ホルダ２０の機械加工時には、その座面加工部２２がエンドミル１０の先端部１２ａにより切削される一方、側面加工部２４がエンドミル１０の外周部１２ｂにより切削されることになる。

次に、上記演算手段４において実行される演算処理の内容を、図４〜図６に示されるフローチャートに基づき説明する。

入力手段２に対する所定の入力操作に応じ上記演算手段４による演算開始が指示されて図４のフローチャートがスタートすると、演算手段４は、上記記憶手段３から必要な演算プログラムを読み込むとともに（ステップＳ１）、同じく記憶手段３に記憶された上記金型ホルダ２０に関する複数の設計データの中から、上記入力操作により指定された特定の設計データを読み込む処理を実行する（ステップＳ３）。

次いで、演算手段４は、上記記憶手段３から読み出した金型ホルダ２０の３次元の設計データに基づき、この金型ホルダ２０の形状を多面体化した多面体モデル情報を生成する処理を実行する（ステップＳ５）。すなわち、図７に示すように、金型ホルダ２０が有する３次元形状の表面（図７では金型ホルダ２０の局所的な曲面形状部分の表面が表わされている。）を、平面要素としてのポリゴン３０，３０…の集合体に置き換える多面体化処理を行い、このような処理を経て生成された形状情報を、上記多面体モデル情報として取得する。なお、図例では、ポリゴン３０として三角形のポリゴンを用いたが、四角形等の他の形状のポリゴンを用いることも当然に可能である。

次いで、演算手段４は、図４のステップＳ７に移行して、上記金型ホルダ２０の多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差（鋳造誤差）を付加して誤差含有モデル情報を生成する処理を実行する。図５は、上記ステップＳ７で実行される誤差含有モデル情報生成処理の具体的内容を示すサブルーチンである。本図に示すように、このサブルーチンがスタートすると、演算手段４は、まず、上記金型ホルダ２０の多面体モデル情報を利用して、当該モデル情報のうちの鋳物部２６の形状を、あらかじめ設定された上記鋳造誤差の分だけ拡張する処理を実行する（ステップＳ３１）。

上記ステップＳ３１での処理を、鋳物部２６が図８に示すような形状を有する場合について説明する。この図８の例では、上記鋳物部２６が、略垂直に交差する２つの平面２６ａ，２６ｂを有しているものとする。そして、上記鋳造誤差の上限値をε（例えば１０ｍｍ程度）とすると、上記のような形状の鋳物部２６に対し上記ステップＳ３１の処理が施されることにより、図中の２点鎖線に示すように、鋳造部２６の外形が上記鋳造誤差εの分だけひとまわり大きく拡張される。なお、図８では、鋳物部２６に隣接して座面加工部２２が配置されているが、この座面加工部２２等の機械加工部を拡張する処理については、後で説明する。

具体的に、鋳物部２６の形状を上記鋳造誤差εの分だけ拡張するには、上記鋳物部２６の多面体モデル情報を利用して、図９および図１０に示すように、上記鋳物部２６を構成する複数のポリゴン３０の頂点および辺のうち、上記各平面２６ａ，２６ｂの周囲部にあたる頂点および辺に、上記鋳造誤差εの半径をもった円筒および球を配置するとともに、これら各球および円筒に囲まれた領域に、上記鋳造誤差εの２倍の厚みをもった多角形の厚板を配置する。これにより、上記鋳物部２６の形状情報が上記鋳造誤差εの分だけ立体的に拡張され、この鋳造誤差εを含んだひとまわり大きな形状に変換される。そして、このような処理が、上記金型ホルダ２０における他の全ての鋳物部２６に対し同様に行われる。

次いで、演算手段４は、図５のステップＳ３３に移行して、上記金型ホルダ２０の座面加工部２２や側面加工部２４等からなる機械加工部の形状を、上記鋳造誤差εの分だけ拡張する処理を実行する。

上記ステップＳ３３での処理を、図１１に示すような形状の座面加工部２２に適用した場合について説明する。この座面加工部２２の形状を上記鋳造誤差εの分だけ拡張するには、図１１の２点鎖線に示すように、上記座面加工部２２を構成する複数のポリゴン３０の頂点および辺のうち、座面加工部２２の周囲部にあたる頂点および辺に、上記鋳造誤差εの半径をもった円（扇形）と、幅がεの長方形とをそれぞれ配置する。これにより、上記座面加工部２２の形状情報が上記鋳造誤差εの分だけ平面的に拡張され、この鋳造誤差εを含んだひとまわり大きな形状に変換される。そして、このような処理が、上記金型ホルダ２０における他の全ての座面加工部２２に対し同様に行われる。なお、図１１では、座面加工部２２に対し上記のような拡張処理を行った場合について説明したが、側面加工部２４等の他の機械加工部に対しても、上記と同様の手順により拡張処理を行うことが可能である。

また、図１１では、座面加工部２２等の機械加工部が平坦面である場合に実行される拡張処理について説明したが、機械加工部が曲面である場合でも、あらかじめ多面体（平面の集合体）に変換された図７に示すような形状情報を利用して機械加工部を拡張することにより、基本的には上記と同様の手順により拡張処理を行うことが可能である。

このようにして各部の拡張処理が終了すると、次に、演算手段４は、図５のステップＳ３５に移行して、上記鋳物部２６の拡張処理後の形状情報と、上記機械加工部（座面加工部２２や側面加工部２４等）の拡張処理後の形状情報とを合成する処理を実行する。

例えば、図１２に示されるような角柱形状モデルの上面が座面加工部２２で、その他の四方の側面が鋳物部２６である場合に、鋳物部２６の拡張処理後の形状情報（同図（ａ）の２点鎖線参照）と、座面加工部２２の拡張処理後の形状情報（同図（ｂ）の２点鎖線参照）とを合成すると、その合成処理の一環として、上記鋳物部２６の拡張領域のうち座面加工部２２よりも上側に突出する部分が除去され、その結果、同図（ｃ）の２点鎖線に示すような形状情報が生成される。

次いで、演算手段４は、図５のステップＳ３７に移行して、上記座面加工部２２や側面加工部２４等の各機械加工部につき、拡張処理後の形状情報どうしを合成する処理を実行する。

例えば、図１３に示されるような角柱形状モデルの上面が座面加工部２２で、四方の側面のうちの一つが側面加工部２４である場合に、座面加工部２２の拡張処理後の形状情報（同図（ａ）の２点鎖線参照）と、側面加工部２４の拡張処理後の形状情報（同図（ｂ）の２点鎖線参照）とを合成すると、その合成処理の一環として、座面加工部２２の拡張領域のうち側面加工部２４よりも側方に突出する部分（Ａ部）が除去されるとともに、側面加工部２４の拡張領域のうち座面加工部２２よりも上方に突出する部分（Ｂ部）が除去される結果、同図（ｃ）の２点鎖線に示すような形状情報が生成されることになる。

以上のようなステップＳ３１〜Ｓ３７の処理を経ることにより、誤差含有モデル情報の生成（図４のステップＳ７）が完了すると、演算手段４は、次のステップＳ９に移行して、検証工具の選択処理を実行する。すなわち、演算手段４は、上記記憶手段３（図１）に記憶されている複数の工具の中から、あらかじめ定めされた所定の優先順位に従って、今回の加工に用いるべき工具の種類を決定する処理を実行する。

具体的に、上記記憶手段３には、複数のエンドミル１０の形状データが、それを使用することが可能な機械加工部の種類（座面、側面、穴、溝等）ごとに分類されて記憶されており、これらの各データには、あらかじめ定められた所定の基準に基づき優先順位が付けられている。そして、演算手段４は、今回の処理フローで検証対象となっているモデルの機械加工部に対し使用可能なエンドミル１０の中から、上記優先順位に従ってできるだけ順位の高いエンドミル１０を、使用すべき工具として決定する。なお、上記優先順位は、例えばエンドミル１０の直径等に基づいて決定することが可能である。すなわち、同一箇所を加工する場合でも、できるだけ直径が大きく剛性が高いエンドミル１０を用いた方が、加工スピードや精度の点で有利であるため、直径の大きい順に上記優先順位を付けることで、上記のような点を考慮した工具の選択を行うことができる。

このようにして工具の選択処理が終了すると、次に、演算手段４は、上記ステップＳ７で得られた誤差含有モデル情報、および上記ステップＳ９で選択されたエンドミル１０の形状情報に基づき、当該エンドミル１０を用いて加工を行った場合に切削できない領域として残存する削り残し領域を算出する処理を実行する（ステップＳ１１）。

図６は、上記ステップＳ１１で実行される削り残し領域算出制御の具体的内容を示すサブルーチンである。本図に示すように、このサブルーチンがスタートすると、演算手段４は、まず、上記ステップＳ７で得られた誤差含有モデル情報の表面に沿って、選択されたエンドミル１０の逆形状を移動させてその掃引形状を求める処理を実行する（ステップＳ４１）。

上記ステップＳ４１の処理を、上記誤差含有モデル情報が、図１４の符号Ｐで示されるような断面形状モデル、すなわち、上方（＋Ｚ方向）に突出した鋳物部２６と、これより一段下がった高さに位置する座面加工部２２とを有するモデルからなり、当該モデルの座面加工部２２をエンドミル１０で切削加工したときに生じ得る削り残し領域を算出する場合を例にとって説明する。この場合、演算手段４は、エンドミル１０の先端部１２ａ（図２）の中心が、誤差含有モデル情報Ｐの表面に位置するように維持しつつ、上記エンドミル１０の逆形状（Ｚ軸を反転させたもの）を、鋳物部２６および座面加工部２２の表面に沿って移動させることにより、図１５に示すように、上記エンドミル１０の逆形状をその移動軌跡に沿って３次元的に集積してなる掃引形状Ｓを求める。

次いで、演算手段４は、図６のステップＳ４３に移行して、上記ステップＳ４１で得られた掃引形状Ｓに対し逆オフセット処理を施すことにより、図１６に示されるようなＺマップモデル形式の工具移動経路面Ｒを生成する処理を実行する。

具体的に、Ｚマップモデル形式の工具移動経路面Ｒを生成する逆オフセット処理とは、次のようなものである。すなわち、まず、ＸＹ平面上に十分に細かい直交格子を用意して、その各格子点からＺ軸方向に平行な直線を伸ばし、この直線と、上記ステップＳ４１で得られた掃引形状Ｓの上面との交点を算出することにより、上記掃引形状Ｓの上面を覆う緻密な点群を得る。そして、上記点群の隙間を多角形で補間することにより、上記点群を頂点とした多角形の集合体からなるＺマップモデル形式の工具移動経路面Ｒを生成する。なお、図１７には、参考用として、上面が上側に凸の曲面を呈する掃引形状に対し上記逆オフセット処理を行った場合に得られるＺマップモデル形式の工具移動経路面Ｒ’を示している。

次いで、演算手段４は、上記ステップＳ４３で得られた工具移動経路面Ｒに沿ってエンドミル１０を正規姿勢（先端部１２ａを下向きにした姿勢）で移動させる加工シミュレーション処理を実行する（ステップＳ４５）。具体的には、上記工具移動経路面Ｒ上の点群をＸ軸やＹ軸方向に順に（折れ線状に）辿ることで工具の移動経路を設定し、この移動経路に沿ってエンドミル１０を移動させる。これにより、図１８に示すように、誤差含有モデル情報Ｐの外形と干渉しない範囲でエンドミル１０を移動させながら座面加工部２２を加工した場合に得られるエンドミル１０の移動軌跡が求められる。

このようにしてエンドミル１０の移動軌跡が求められると、演算手段４は、次に、上記移動軌跡上に位置するエンドミル１０の先端部１２ａのＺ値（Ｚ軸方向の座標値）と、上記座面加工部２２のＺ値との差に基づいて、上記エンドミル１０により加工されずに残存する領域としての削り残し領域Ｗ（図１８）を算出する処理を実行する（ステップＳ４７）。すなわち、機械加工後の座面からなる座面加工部２２の上には所定厚みの削り代が存在するため、上記移動軌跡上に位置するエンドミル１０の先端部１２ａと、上記座面加工部２２との間にＺ軸方向の隙間が存在すると、その隙間の分だけ上記削り代の部分が切削されずに残存し、その残存領域が上記削り残し領域Ｗとして算出されることになる。なお、図例では、エンドミル１０のホルダ部１３と鋳物部２６との干渉に起因して、座面加工部２２の上面部のうち鋳物部２６に近接する側の縁部に、エンドミル１０の先端部１２ａを到達させることができない領域が存在しており、この領域が上記削り残し領域Ｗとして算出される。一方、図１８において、座面加工部２２が図示の位置よりも鋳物部２６から離間する方向にずれているか、または、ホルダ部１３を含むエンドミル１０の直径が図示のものより小さい等により、上記のようなエンドミル１０の干渉が起きない場合には、削り残し領域Ｗが発生することはない。

以上のようなステップＳ４１〜Ｓ４７の処理を経ることにより、削り残し領域Ｗの算出（図４のステップＳ１１）が完了すると、演算手段４は、次に、削り残し領域Ｗが存在するか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１３）。そして、ここでＹＥＳと判定されて削り残し領域Ｗが存在することが確認された場合には、次のステップＳ１５に移行して、上記削り残し領域Ｗを、金型ホルダ２０の設計データと合わせて表示手段５（図１）に表示する処理を実行する。図１９は、金型ホルダ２０の設計データと削り残し領域Ｗとが実際に表示手段５に表示された状態を示している。本図に示すように、削り残し領域Ｗは、その識別を容易にするため、座面加工部２２や鋳物部２６等を含む金型ホルダ２０の表示色とは異なる色に着色された状態で表示される。

ここで、上記削り残し領域Ｗについての理解を助けるため、この削り残し領域Ｗの算出を上記とは別の部分に対し実行した例について、図２０〜図２２を用いて説明する。図２０は、上記金型ホルダ２０のうち、図１４〜図１９に示した部分とは別の部分を表示手段５に表示させた状態を示している。本図に示される部分の金型ホルダ２０は、平面状のベース部４０から上方に突出する突出部材４２と、この突出部材４２から離間した位置においてわずかに上方に突出する突起４４とを有している。そして、このうちの突出部材４２には、その側壁の一部からなる側面加工部２４と、この側面加工部２４の下端部に位置する座面加工部２２とが形成されており、これら座面加工部２２および側面加工部２４が、上記エンドミル１０の先端部１２ａおよび側面部１２ｂ（図２）によってそれぞれ切削加工されるようになっている。なお、表示手段５の表示領域内において、上記各加工部２２，２４以外の面は、全て鋳放しの鋳物部２６であるものとする。

図２１は、先の図２０に示した金型ホルダ２０に対応する誤差含有モデル情報Ｐを示している。この図２１の例では、加工に用いられるエンドミル１０の本体部１２の直径が比較的大きいため、このエンドミル１０の先端部１２ａで座面加工部２２を加工しようとすると、上記エンドミル１０が突起４４と干渉してしまうことが分かる。このため、エンドミル１０の先端部１２ａを座面加工部２２の高さ位置まで到達させることができず、これらエンドミル１０と座面加工部２２との間に、上記エンドミル１０により切削できない領域としての削り残し領域Ｗが発生することになる。

図２２は、上記のようにして算出された削り残し領域Ｗを表示手段５に表示させた状態を示している。本図に示すように、上記削り残し領域Ｗは、座面加工部２２の上側において異なる色に着色された状態で表示されている。なお、図２２において、削り残し領域Ｗが座面加工部２２よりも大きい幅を有するのは、座面加工部２２が上記鋳造誤差εを含んでひとまわり大きく形成されている場合の削り残し領域として、上記削り残し領域Ｗが算出されているからである。

また、図２２において、突起４４の周囲の２点鎖線は鋳造誤差εを含んだ突起４４の外形を示しており、これと接触する２点鎖線の円は、上記突起４４の外形に干渉するまで接近させたときのエンドミル１０の先端部１２ａを示している。すなわち、このような位置関係によれば、座面加工部２２のうち、２点鎖線の円内に位置する領域を含んだ所定範囲については、上記エンドミル１０の先端部１２ａによる切削が可能であるものの、これ以外の領域（図２２においては２点鎖線の円よりも上側の領域）については、上記突起４４の位置を変更するか、またはより細径のエンドミル１０を使用する等の所定の措置をとらない限り、上記エンドミル１０による切削を行うことが不可能であり、当該領域に対応した削り残し領域Ｗの発生を回避できないということが分かる。

再び図４のフローチャートに戻って演算手段４による処理の内容を説明する。上記ステップＳ１５で削り残し領域Ｗを表示手段５に表示する処理が完了すると、演算手段４は、金型ホルダ２０の形状が変更可能であるか否かを判断するよう設計者に促すべく、形状を変更するか否かを確認するためのメッセージを表示手段５に表示する処理を実行する（ステップＳ１７）。そして、設計者による入力操作に応じ形状変更可能との判断結果が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１９）、ここでＹＥＳと判定されて形状変更可能との判断がなされたことが確認された場合には、その後設計者による設計データの修正作業が行われるのを待ってから、修正された金型ホルダ２０の設計データを読み込む処理を実行する（ステップＳ２１）。そして、このように設計変更された金型ホルダ２０に対し、上記ステップＳ５以降の処理、すなわち、多面体モデル情報や誤差含有モデル情報を生成してそれに基づき削り残し領域Ｗを算出する処理を、上記と同様の手順により実行する。

一方、上記ステップＳ１９でＮＯと判定されて金型ホルダ２０の形状が変更不可であることが確認された場合、演算手段４は、次のステップＳ２３に移行して、エンドミル１０の種類が変更可能であるか否かを判定する処理を実行する。すなわち、このステップＳ２３では、記憶手段３に記憶されているエンドミル１０の各種形状データに照らして、使用可能なエンドミル１０が他にもあるか否かが判定される。そして、ここでＹＥＳと判定されて使用可能なエンドミル１０が他にもあることが確認された場合には、検証対象をそのエンドミル１０に変更し（ステップＳ２４）、この新たなエンドミル１０の形状データに基づいて、削り残し領域を算出する上記ステップＳ１１以降の処理を同様に繰り返す。なお、使用可能なエンドミル１０が複数種類ある場合には、優先順位の高いものから順に検証対象が変更される。

一方、上記ステップＳ２３でＮＯと判定されてエンドミル１０の種類が変更不可であることか確認された場合、演算手段４は、金型ホルダ２０の加工が不可能である旨の何らかのエラーメッセージを表示手段５に表示する処理を実行する（ステップＳ２５）。

なお、上記フローチャートでは、エンドミル１０の先端部１２ａにより切削加工される座面加工部２２の削り残し領域Ｗを算出する手順について説明したが、エンドミル１０の側面部１２ｂにより切削加工される側面加工部２４や穴等の加工については、例えば、通常の加工シミュレーションを行ってエンドミル１０の干渉をチェックすることにより、加工の可否の検証を行うことが可能である。具体的には、側面加工部２４等を加工する際にエンドミル１０が辿る経路を工具移動経路として設定し、この工具移動経路に沿って移動するエンドミル１０と、誤差含有モデル情報Ｐとの干渉をチェックすることにより、側面加工部２４等の加工の可否を検証する。

以上説明したように、上記実施形態では、あらかじめ生成された金型ホルダ２０の３次元の設計データと、Ｚ軸を中心に回転駆動されて上記金型ホルダ２０を加工するエンドミル１０の形状データとに基づき、上記金型ホルダ２０の機械加工に関する検証を行うのに際し、上記金型ホルダ２０の形状を多面体化した多面体モデル情報を、上記金型ホルダ２０の３次元の設計データに基づき生成するステップ（Ｓ５）と、この多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差（鋳造誤差ε）を付加して誤差含有モデル情報Ｐを生成するステップ（Ｓ７）と、この誤差含有モデル情報Ｐおよび上記エンドミル１０の形状データに基づいて、上記誤差含有モデル情報Ｐの座面加工部２２を含むモデル表面に沿って上記エンドミル１０の逆形状を移動させたときの掃引形状Ｓを求めるステップ（Ｓ４１）と、この掃引形状の表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面Ｒを生成するステップ（Ｓ４３）と、この工具移動経路面Ｒに沿って上記エンドミル１０を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに（Ｓ４５）、そのエンドミル１０のＺ値と、上記誤差含有モデル情報Ｐにおける座面加工部２２のＺ値との差に基づいて、上記エンドミル１０による加工時に切削できない領域として残存する削り残し領域Ｗを算出するステップ（Ｓ４７）とを行うようにしたため、金型ホルダ２０の機械加工時に生じ得る削り残し領域Ｗを適正に算出することができ、機械加工を考慮した金型ホルダ２０の設計をより効果的に支援できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、金型ホルダ２０を多面体化した多面体モデル情報に対し鋳造時の形状誤差εを付加して誤差含有モデル情報Ｐを生成し、この誤差含有モデル情報Ｐとエンドミル１０の形状データとを利用した所定の処理により得られる工具移動経路面Ｒに沿ってエンドミル１０を移動させ、このエンドミル１０のＺ値と、上記誤差含有モデル情報Ｐにおける座面加工部２２のＺ値との差に基づいて削り残し領域Ｗを算出するようにしたため、削り残し領域Ｗの位置や大きさ等を適正に算出することができるとともに、その算出結果に基づいて、金型ホルダ２０の形状をどのように設計変更すれば上記削り残し領域Ｗの発生を回避できるかといった検討を容易に行えるという利点がある。しかも、金型ホルダ２０のＮＣ加工データ（使用する工具の種類や加工経路等のデータ）を作成する前の段階で上記のような検討作業を実施できるため、機械加工に関する問題を考慮に入れながら適正かつ効率よく金型ホルダ２０の設計を行うことが可能である。

また、鋳造時の形状誤差（鋳造誤差ε）が付加された誤差含有モデル情報Ｐに基づき上記削り残し領域Ｗを算出するようにしたため、上記鋳造誤差εが無視できない比較的大きな鋳物製品である金型ホルダ２０に対しても、その鋳造誤差εを考慮して算出された上記削り残し領域Ｗに基づいて、より適正に製品の設計検証を行えるという利点がある。

特に、上記実施形態に示したように、鋳物製品がプレス成形用金型を保持するための金型ホルダ２０であって、削り残し領域Ｗの算出を行う対象が、上記プレス成形用金型を保持する際に当該金型の取付座となる座面加工部２２である場合には、上記金型を強固に保持するために特に平面度が要求される座面加工部２２に対して上記削り残し領域Ｗの有無を検討することにより、上記金型の取付座となる部分に削り残しによる段差等が生じるのを確実に回避して金型ホルダ２０の機能を適正に維持できるという利点がある。

また、上記実施形態では、削り残し領域Ｗが、上記金型ホルダ２０の設計データとは異なる色に着色された状態で表示手段５に表示されるように構成されているため、削り残し領域Ｗの存在を容易に金型ホルダ２０の設計データと区別して認識することができ、上記削り残し領域Ｗに基づく金型ホルダ２０の設計検証をより効率よく行えるという利点がある。

なお、上記実施形態では、削り残し領域Ｗの算出を、金型ホルダ２０の座面加工部２２に対し行った例について説明したが、このような削り残し領域Ｗの算出の対象は、エンドミル１０の先端部１２ａにより切削加工される部分であれば特にその種類を問わない。例えば、エンドミル１０の回転軸（Ｚ軸）が水平向きとされ、このエンドミル１０の先端部によって側面加工部２４が切削される場合には、この側面加工部２４に対し上記削り残し領域Ｗの算出を行うことが可能である。

本発明の一実施形態にかかる機械加工検証支援装置の概略構成を示すブロック図である。エンドミルの形状を示す図である。金型ホルダの一部を表示手段に３次元的に表示させた状態を示す図である。上記機械加工検証支援装置において行われる演算処理の内容を示すフローチャートである。図４のフローチャートで実行される誤差含有モデル情報生成処理の具体的内容を示すサブルーチンである。図４のフローチャートで実行される削り残し領域算出処理の具体的内容を示すサブルーチンである。多面体化処理された金型ホルダ（多面体モデル情報）を局所的に示す図である。多面体モデル情報のうちの鋳物部を鋳造誤差の分だけ拡張処理する状況を示す図である。上記鋳物部の拡張処理の具体的内容を示す図である。図９に示される拡張処理の内容を補足説明するための図である。多面体モデル情報のうちの機械加工部を鋳造誤差の分だけ拡張処理する状況を示す図である。拡張処理後の鋳物部および機械加工部を合成する手順を説明するための図である。拡張処理後の機械加工部どうしを合成する手順を説明するための図である。上記削り残し領域算出処理の対象となる誤差含有モデル情報の断面図である。エンドミルの逆形状の掃引形状を求める手順を説明するための図である。Ｚマップモデル形式の工具移動経路面を生成する手順を説明するための図である。上記工具移動経路面を生成する手順を補足的に説明するための参考図である。削り残し領域を算出する手順を説明するための図である。上記削り残し領域を金型ホルダの設計データとともに表示手段に表示した状態を示す図である。金型ホルダの他の部分を表示手段に表示した状態を示す図である。上記金型ホルダに対応する誤差含有モデル情報の断面図である。算出された削り残し領域を上記金型ホルダの設計データとともに表示手段に表示した状態を示す図である。

符号の説明

１機械加工検証支援装置
３記憶手段（記憶媒体）
４演算手段
５表示手段
１０エンドミル（工具）
２０金型ホルダ
２２座面加工部
Ｐ誤差含有モデル情報
Ｒ工具移動経路面
Ｓ掃引形状
Ｗ削り残し領域

Claims

あらかじめ生成された鋳物製品の３次元の設計データと、Ｚ軸を中心に回転駆動されて上記鋳物製品を加工する工具の形状データとに基づいて、上記鋳物製品の機械加工に関する検証を支援する方法であって、
上記鋳物製品の形状を多面体化した多面体モデル情報を、上記鋳物製品の３次元の設計データに基づき生成するステップと、
この多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差を付加して誤差含有モデル情報を生成するステップと、
この誤差含有モデル情報および上記工具の形状データに基づいて、上記誤差含有モデル情報の機械加工部を含むモデル表面に沿って上記工具の逆形状を移動させたときの掃引形状を求めるステップと、
この掃引形状の表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面を生成するステップと、
この工具移動経路面に沿って上記工具を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに、その工具のＺ値と、上記誤差含有モデル情報における機械加工部のＺ値との差に基づいて、上記工具による加工時に切削できない領域として残存する削り残し領域を算出するステップとを含むことを特徴とする機械加工検証支援方法。
請求項１記載の機械加工検証支援方法において、
上記鋳物製品が、プレス成形用金型を保持するための金型ホルダであり、上記機械加工部が、上記プレス成形用金型の取付座となる座面加工部であることを特徴とする機械加工検証支援方法。
鋳物製品の機械加工に関する検証を行うための演算を、あらかじめ生成された上記鋳物製品の３次元の設計データと、Ｚ軸を中心に回転駆動されて上記鋳物製品を加工する工具の形状データとに基づいてコンピュータに実行させる機械加工検証支援用プログラムであって、
上記鋳物製品の形状を多面体化した多面体モデル情報を、上記鋳物製品の３次元の設計データに基づき生成するステップと、
この多面体モデル情報に鋳造時の形状誤差を付加して誤差含有モデル情報を生成するステップと、
この誤差含有モデル情報および上記工具の形状データに基づいて、上記誤差含有モデル情報の機械加工部を含むモデル表面に沿って上記工具の逆形状を移動させたときの掃引形状を求めるステップと、
この掃引形状の表面を逆オフセット処理してＺマップモデル形式の工具移動経路面を生成するステップと、
この工具移動経路面に沿って上記工具を正規姿勢で移動させる加工シミュレーションを行うとともに、その工具のＺ値と、上記誤差含有モデル情報における機械加工部のＺ値との差に基づいて、上記工具による加工時に切削できない領域として残存する削り残し領域を算出するステップとを含むことを特徴とする機械加工検証支援用プログラム。
請求項３記載の機械加工検証支援用プログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
請求項４記載の記憶媒体と、
この記憶媒体に記憶された機械加工検証支援用プログラムに従って演算を行う演算手段と、
この演算手段により算出された上記削り残し領域を画面表示する表示手段とを備えることを特徴とする機械加工検証支援装置。
請求項５記載の機械加工検証支援装置において、
上記表示手段は、上記削り残し領域を、上記鋳物製品の設計データと異なる色に着色して表示することを特徴とする機械加工検証支援装置。